JP4318024B2

JP4318024B2 - オートフォーカスシステム

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Publication number: JP4318024B2
Application number: JP2003045691A
Authority: JP
Inventors: 正佐々木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: JP2004258087A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にフォーカスレンズとトラッキングレンズとを備えた撮影レンズを使用したオートフォーカスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビカメラ用のズーム可能な撮影レンズ（いわゆるズームレンズ）には、変倍レンズ（群）より前側（対物側）にフォーカスレンズ（群）が配置され、フォーカスレンズを光軸方向に動かしてオートフォーカス等のフォーカス調整を行うようにしたものが多い。また、変倍レンズより後側には、通常、トラッキング調整（フランジバック調整）を行うためのトラッキングレンズ（群）が配置されている。従来、フォーカスレンズやトラッキングレンズのいずれも電動で動作可能になっているものがある。
【０００３】
また、テレビカメラでは、一般にコントラスト方式のオートフォーカス（ＡＦ）が採用されている。例えば、カメラで撮影された映像信号から高域周波数成分の信号が抽出され、その高域周波数成分の信号に基づいてコントラストが検出される。そして、そのコントラストが最も高くなるようにフォーカスレンズの位置が制御される。尚、本明細書では、コントラストの高低を評価する値を焦点評価値というものとする。
【０００４】
また、このようなコントラスト方式のＡＦにおけるフォーカス制御方式として山登り方式が知られている。山登り方式は、焦点評価値が増加する方向を検出すると、その方向にフォーカスレンズを動かしながら焦点評価値を逐次取得して焦点評価値のピーク（極大点）を探り、焦点評価値のピークを通過して焦点評価値の減少が検出されると、フォーカスレンズを反転動作させ、焦点評価値がピークとなる位置にフォーカスレンズを停止させるという方法である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０３４０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影レンズの前側に配置されるフォーカスレンズは径が大きくて重く、また、撮影距離全域をカバーするための動作範囲も大きいため、上記ＡＦのようにフォーカスレンズを動かして焦点評価値を探り、また、反転動作させると、合焦に要する時間が長くなるという問題があった。一方、トラッキングレンズを動かした場合、トラッキング調整がずれるが、フォーカスレンズを動かしたのと同様の効果を得ることができる。しかもフォーカスレンズよりも軽く迅速に動作させることが可能であり、且つ、短いストロークで大きくフォーカスを変化させることができる。また、トラッキング調整が問題になるのは通常、ズーム操作している場合であり、フォーカス調整の際にトラッキング調整がずれてもあまり問題にならない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みたもので、迅速なピント合わせが可能なオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被写体側から電動で駆動可能なフォーカスレンズ群、バリエータレンズ群、コンペンセータレンズ群、及び、リレーレンズ群に配置された電動で駆動可能なトラッキングレンズ群からなる光学系により結像された画像のコントラストを検出し、該検出したコントラストに基づいてピント合わせを行うオートフォーカスシステムであって、前記フォーカスレンズ群と、前記トラッキングレンズ群の両方を駆動制御してピント合わせを行うフォーカス制御手段を備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記フォーカス制御手段は、前記画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、該焦点評価値生成手段により生成される焦点評価値のピークを検出するピーク検出手段と、該ピーク検出手段によるピークの検出後、前記フォーカスレンズ群及びトラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる位置に設定するピーク位置設定手段とを備え、前記ピーク検出手段は、前記光学系の可変の焦点距離が所定値より小さい場合には、前記トラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出し、焦点距離が前記所定値以上の場合には、前記フォーカスレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出することを特徴としている。即ち、フォーカスレンズ群とトラッキングレンズ群の両方を用いてピント合わせを行うことにより、迅速に動作可能なレンズ群を有効に利用してピント合わせに要する時間を短縮することができる。
【００１２】
また、焦点距離が所定値以上の場合（テレ側）にはトラッキングレンズ群の全可動範囲で移動させてもピント合わせできない可能性が高いため、焦点距離が所定値より小さい（ワイド側）場合だけトラッキングレンズ群を駆動してピント合わせを行い、迅速なピント合わせを可能にする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フォーカスレンズ群は、ピント合わせ専用のレンズ群であり、前記トラッキングレンズ群は、トラッキング調整に使用されるレンズ群であることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１５】
図１は、本発明が適用されるテレビカメラ用のレンズ装置における光学系（撮影レンズ）の概略構成を示した図である。同図に示す撮影レンズ２は、インナーフォーカス式のいわゆるズームレンズであり、カメラ本体４のマウントに装着されて使用される。レンズ鏡胴内に配置された可動の構成レンズ群を前群から順に示すと、フォーカスレンズ（群）ＦＬ、バリエータレンズ（群）ＶＬ、コンペンセータレンズ（群）ＣＬ、リレー系Ｒに配置されたトラッキングレンズ（群）ＴＬなどがある。また、ズームレンズＺＬとリレー系Ｒのレンズ群との間にアイリスＩが配置されている。
【００１６】
ここで、フォーカスレンズＦＬは、被写体にピントを合わせるために光軸方向に駆動され、最良像面の位置を可変する。バリエータレンズＶＬは、像の大きさを変えるために光軸方向に駆動され、撮影レンズ２の焦点距離を可変する。コンペンセータレンズＣＬは、バリエータレンズＶＬと連動して光軸方向に駆動され、ピントのずれを補正する。尚、バリエータレンズ（群）ＶＬとコンペンセータレンズ（群）ＣＬは連動するためこれらの両方のレンズ（群）を含めてズームレンズ（群）ＺＬというものとする。トラッキングレンズＴＬは、本来、ズーミングによる結像面の変動を防止するためにトラッキング調整（フランジバック調整）時に光軸方向に駆動されてその位置調整が行われるが、本実施の形態では、フォーカスレンズＦＬと同様に被写体にピントを合わせるためのレンズ部として用いられる。また、各レンズＦＬ、ＺＬ、ＴＬやアイリスＩは、それぞれ対応するモータＦＭ、ＺＭ、ＴＭ、ＩＭに連結されており、電動で駆動されるようになっている。
【００１７】
図２は、図１に示した光学系を有するレンズ装置の制御系の構成を示したブロック図である。同図において、図１に示したフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、トラッキングレンズＴＬ、アイリスＩが示されており、また、それぞれ連結されたフォーカス用モータＦＭ、ズーム用モータＺＭ、トラッキング用モータＴＭ、アイリス用モータＩＭが示されている。各モータＦＭ、ＺＭ、ＴＭ、ＩＭはそれぞれＣＰＵ１４からＤ／Ａ変換器１６を介して与えられる駆動信号に従ってそれぞれフォーカス用アンプＦＡ、ズーム用アンプＺＡ、トラッキング用アンプＴＡ、アイリス用アンプＩＡによって駆動されるようになっている。
【００１８】
ＣＰＵ１４は、各レンズＦＬ、ＺＬ、ＴＬ、アイリスＩの状態が所望の目標位置や目標速度のとなるように各モータＦＭ、ＺＭ、ＴＭ、ＩＭの回転速度を決め、その回転速度に応じた電圧の駆動信号を上述のようにＤ／Ａ変換器１６を介して各アンプＦＡ、ＺＡ、ＴＡ、ＩＡに出力する。ここで、各レンズＦＬ、ＺＬ、ＴＬやアイリスＩの制御は、位置制御と速度制御のいずれでも可能であり、例えば、各レンズＦＬ、ＺＬ、ＴＬやアイリスＩを位置制御する場合、ＣＰＵ１４は、所望の目標位置と現在位置との差に応じた回転速度で各モータＦＭ、ＺＭ、ＴＭ、ＩＭを駆動する。尚、同図に示すように各モータＦＭ、ＺＭ、ＴＭ、ＩＭにはそれぞれポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＴＰ、ＩＰが設置されており、ＣＰＵ１４は、それらのポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＴＰ、ＩＰから出力された位置信号を各レンズＦＬ、ＺＬ、ＴＬ、アイリスＩの現在位置を示す位置情報としてＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取得している。
【００１９】
また、本レンズ装置には、撮影レンズ２のフォーカスやズーム等をマニュアル操作するためのフォーカスデマンド３０やズームデマンド３２等のコントローラが接続できるようになっており、これらのコントローラから出力された指令信号がＡ／Ｄ変換器１３を介してＣＰＵ１４に与えられるようになっている。一般にフォーカスデマンド３０からは、フォーカスの目標位置を示す電圧値の指令信号が与えられ、ズームデマンド３２からは、ズームの目標速度を示す電圧値の指令信号が与えられる。
【００２０】
このようなコントローラからの指令信号により、フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、トラッキングレンズＴＬ、アイリスＩの位置又は動作速度を制御する場合、ＣＰＵ１４は、それらの目標位置や目標速度をコントローラから与えられた指令信号に基づいて決定する。尚、アイリスＩについての指令信号は通常カメラ本体４から与えられる。
【００２１】
また、本レンズ装置はオートフォーカス機能を備えており、ＣＰＵ１４は、上記フォーカスデマンド３０からの指令信号に基づいてフォーカスを制御するマニュアルフォーカスの処理と、以下で説明するオートフォーカス（ＡＦ）の処理とをＡＦスイッチＳ１のオン／オフ状態によって切り替える。ＡＦスイッチＳ１がオンされた場合にはＡＦの処理を実行する。
【００２２】
尚、ＡＦには連続ＡＦとワンショットＡＦが知られている。連続ＡＦはＡＦの処理によって一旦ピントが合った場合でもＡＦの処理を継続し、ピントがずれた場合にはＡＦによって再度ピントを合わせるというものであり、ワンショットＡＦは、ＡＦの処理によって一旦ピントが合うとＡＦの処理を終了し、マニュアルフォーカスの処理等に切り替わるというものである。以下で説明するＡＦの処理は、連続ＡＦとワンショットＡＦのいずれにおいても同様に適用可能であるが、本実施の形態におけるＡＦは連続ＡＦであるものとし、ＡＦスイッチＳ１を一回押すとスイッチがオン状態となり連続ＡＦが実行され、ＡＦスイッチＳ１をもう一度押すとスイッチがオフ状態となり例えばマニュアルフォーカスが有効になるものとする。
【００２３】
本実施の形態におけるＡＦの方式は、いわゆるコントラスト方式であり、カメラ本体４において被写体を撮像して生成された映像信号（輝度信号）が用いられる。図２の焦点評価値生成部２６にはカメラ本体４からの映像信号が入力されるようになっており、焦点評価値生成部２６は、その映像信号に基づいて画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を生成する。焦点評価値生成部２６の構成、処理については公知であるため簡単に説明すると、焦点評価値生成部２６に入力した映像信号は、まず、Ａ／Ｄ変換器１８によってデジタル信号に変換される。続いて、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２０によって映像信号から高域周波数成分の信号のみが抽出され、その抽出された高域周波数成分の信号から撮影範囲内に設定される所定のフォーカスエリア内の信号のみがゲート回路２２により抽出される。尚、ゲート回路２２は映像信号に含まれる水平同期信号及び垂直同期信号を基準にしてＨＰＦ２０から入力された信号がフォーカスエリア内か否かを判断している。
【００２４】
ゲート回路２２により抽出された信号は、続いて加算回路２４に入力され、加算回路２４によって１画像分（インターレース方式の映像信号において１フィールド分）ごとに積算される。加算回路２４の積算によって得られた信号は、フォーカスエリア内の被写体に対する合焦の程度（コントラストの高低）を示す値であり、加算回路２４で得られた値は焦点評価値としてＣＰＵ１４に逐次読み取られる。尚、映像信号から焦点評価値を生成する方法は、上述の場合に限らない。
【００２５】
ＣＰＵ１４は、ＡＦスイッチＳ１がオンにされている場合にはＡＦの処理を実行し、焦点評価値生成部２６から読み取った焦点評価値がピーク（極大）となるように詳細を後述するようにフォーカスレンズＦＬ又はトラッキングレンズＴＬを駆動して撮影レンズ２のフォーカスを自動調整する。
【００２６】
尚、ＣＰＵ１４での各種処理に必要なデータは、ＥＥＰＲＯＭ１５に記録されている。
【００２７】
次に、ＣＰＵ１４でのＡＦの処理について詳説する。まず、第１の実施の形態について図３のフローチャートを用いて説明する。尚、以下の説明において、フォーカスレンズＦＬを前側フォーカス部といい、トラッキングレンズＴＬを後側フォーカス部という。ＣＰＵ１４は、所要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、ＡＦ以外の処理を実行する（ステップＳ１２）。次に、ＡＦスイッチＳ１がオンされたか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここでＮＯと判定している間は、ステップＳ１２の処理を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合にはＡＦの処理に移行する。
【００２８】
ＡＦの処理に移行すると、ＣＰＵ１４は、後側フォーカス部を駆動してワブリングを行う（ステップＳ１６）。このワブリングの処理及び動作では、後側フォーカス部を光軸方向に微小に往復移動させ、その間の異なる位置における焦点評価値を焦点評価値生成部２６から取得する。また、その取得した焦点評価値に基づいて焦点評価値が増加する方向、即ち、ピーク（合焦）が得られる方向（合焦方向）を検出する。尚、ワブリングは前側フォーカス部を駆動して行うこともできるが、前側フォーカス部は重量が重いため反転動作させるのに時間を要するため後側フォーカス部でワブリングを行う方が好適である。
【００２９】
続いて、ＣＰＵ１４は、後側フォーカス部を合焦方向に所定速度で移動させる（ステップＳ１８）。また、このとき、焦点評価値生成部２６から焦点評価値を逐次取得する。尚、焦点評価値の取得は、例えば、１フィールド分の映像信号がカメラ本体４から与えられて焦点評価値生成部２６により１つの焦点評価値が生成される約１／６０秒ごとに行われる。
【００３０】
次にＣＰＵ１４は、後側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する（ステップＳ２０）。即ち、焦点評価値生成部２６から得た最新の焦点評価値がその前に取得した焦点評価値よりも減少したか否かを判定する。ＮＯと判定した場合には、続いて、後側フォーカス部が後述の所定量ｄ分を移動したか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここでまたＮＯと判定した場合にはステップＳ１８からの処理を繰り返す。
【００３１】
一方、ステップＳ２０においてＹＥＳ、即ち、焦点評価値のピークを通過したと判定した場合には、ステップＳ２８に移行する。また、ステップＳ２２においてＹＥＳ、即ち、後側フォーカス部が所定量ｄ分を移動したと判定した場合には、次に前側フォーカス部を合焦方向に移動させる（ステップＳ２４）。このとき、焦点評価値生成部２６から焦点評価値を逐次取得する。そして、前側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する（ステップＳ２６）。ＮＯと判定した場合にはステップＳ２４からの処理を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合にはステップＳ２８に移行する。
【００３２】
ここで、ステップＳ１６からステップＳ２６までの処理による作用を図４、図５を用いて説明する。まず、前側フォーカス部及び後側フォーカス部の移動に伴って変化する撮影レンズ２の光学系全体としてのフォーカスに関する状態量を、本明細書ではフォーカス位置というものとする。例えばフォーカス位置は、撮影レンズ２の撮影距離で表すことができる。
【００３３】
図４、図５には、横軸にそのフォーカス位置（撮影距離）、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影したときに各フォーカス位置で得られる焦点評価値のグラフが例示されている。まず、前側フォーカス部及び後側フォーカス部を動かす前にフォーカス位置が図４のグラフ上の点Ｐ１に対応する位置（合焦点Ｐ０から近い位置）に設定されていたとする。尚、後側フォーカス部はトラッキング調整された位置（基準位置）に設定されているものとする。このとき、ステップＳ１６のワブリングの処理により焦点評価値の増加方向が検出され合焦方向が無限遠方向と判断される。そして、ステップＳ１８の処理により後側フォーカス部が無限遠方向に駆動され、フォーカス位置がグラフ上の点Ｐ１の位置から合焦点Ｐ０の位置に向けて変化していく。
【００３４】
続いて、後側フォーカス部が上記所定量ｄ分だけ移動する前にフォーカス位置が合焦点Ｐ０の位置を通過したとする。尚、上記所定量ｄ分をフォーカス位置の値に換算した場合の変化量ｄ´が図４中に示されている。そして、合焦点Ｐ０通過後、フォーカス位置が点Ｐ２となる位置で最初の焦点評価値が取得されたとすると、その焦点評価値が１回前に取得した焦点評価値より減少し、ステップＳ２０の処理により焦点評価値のピークを通過したと判定される。これにより、ステップＳ２８の処理に移行される。また、このとき後側フォーカス部の駆動が停止される。尚、フォーカス位置が点Ｐ２の位置になった時点で後側フォーカス部の駆動を停止させる処理を行った場合であっても実際には慣性等によって後側フォーカス部が停止するまでに時間を要する。このため正確には、フォーカス位置が点Ｐ２の位置よりもわずかに無限遠側にシフトした位置で停止する。
【００３５】
これによれば、図４に示すように初期位置である点Ｐ１の位置から焦点評価値の減少が確認された点Ｐ２の位置までのフォーカス位置の変化量ｘに対して上記変化量ｄ´の方が大きい場合には、ステップＳ２２の処理においてＹＥＳと判定されない。そのため、合焦点Ｐ０を通過する位置まで後側フォーカス部のみが駆動される。
【００３６】
一方、前側フォーカス部及び後側フォーカス部を動かす前にフォーカス位置が図５のグラフ上の点Ｐ１に対応する位置（合焦点Ｐ０から遠い位置）に設定されていたとする。このとき、ステップＳ１６のワブリングの処理により焦点評価値の増加方向が検出され合焦方向が無限遠方向と判断される。そして、ステップＳ１８の処理により後側フォーカス部が無限遠方向に駆動され、フォーカス位置がグラフ上の点Ｐ１の位置から合焦点Ｐ０の位置に向けて変化していく。
【００３７】
続いて、合焦点Ｐ０の位置を通過することなく点Ｐ２の位置に到達したところで後側フォーカス部の移動量が上記所定量ｄに到達したとする。即ち、点Ｐ２の位置に達したところでフォーカス位置の変化量が上記変化量ｄ´（上記所定量ｄをフォーカス位置の値に換算した場合の変化量）に到達したとする。このときステップＳ２２の処理でＹＥＳと判定され、後側フォーカス部の駆動が停止される。
【００３８】
次に、ステップＳ２４の処理により前側フォーカス部が無限遠方向に駆動され、フォーカス位置が点Ｐ２の位置から合焦点Ｐ０の位置に向けて変化していく。そして、フォーカス位置が合焦点Ｐ０の位置を通過し、合焦点Ｐ０を通過後フォーカス位置が点Ｐ３となる位置で最初の焦点評価値が取得されたとすると、その焦点評価値が１回前に取得した焦点評価値より減少し、ステップＳ２６の処理により焦点評価値のピークを通過したと判定される。これにより、ステップＳ２８の処理に移行される。また、このとき前側フォーカス部の駆動が停止される。
【００３９】
これによれば、まず、基準位置から後側フォーカス部が駆動され、焦点評価値の減少を確認する前にフォーカス位置の変化量が図５に示すよう上記変化量ｄ´に到達すると、後側フォーカス部に代わって前側フォーカス部が駆動される。そして、合焦点Ｐ０を通過する位置まで前側フォーカス部が駆動される。
【００４０】
ところで、上記所定量ｄは、図５に示すように合焦点Ｐ０から点Ｐ３までの変化量ｓよりも変化量ｄ´が大きくなるような値に設定される。ただし、上記説明において点Ｐ３は、合焦点Ｐ０通過後において最初に焦点評価値が取得され、焦点評価値の減少を確認した位置であるが、ここでは、焦点評価値の減少の確認後、前側フォーカス部の駆動を停止させる処理を行った場合に前側フォーカス部が実際に停止する位置を点Ｐ３とする。
【００４１】
即ち、前側フォーカス部が点Ｐ３で停止した後、後側フォーカス部を基準位置（即ち、トラッキング調整により設定された位置）に戻した場合に、図６に示すようにそのときのフォーカス位置Ｐ４が合焦点Ｐ０よりも至近側、即ち、合焦点Ｐ０に対して初期位置Ｐ１と同じ方向にずれた位置となるように移動量ｄが設定される。これによる効果は後述する処理に関係するためここでは省略するが、前側フォーカス部や後側フォーカス部の単位移動量当たりのフォーカス位置の変化量は、焦点距離により異なる。また、変化量ｓは前側フォーカス部の移動速度によって異なる。従って、移動量ｄも焦点距離や前側フォーカス部の移動速度によって異なる。そこで、移動量ｄは、焦点距離（ズームレンズＺＬの設定位置）及び前側フォーカス部の移動速度に基づいて決定される。
【００４２】
次に、図３のステップＳ２０又はステップＳ２６においてＹＥＳと判定し、ステップＳ２８に移行した場合について説明すると、ＣＰＵ１４は、まず、後側フォーカス部を基準位置に戻しながら焦点評価値生成部２６から焦点評価値を取得し、合焦位置を確認する（ステップＳ２８）。基準位置とは、後側フォーカス部を移動させる前の初期位置であり、トラッキング調整によって設定された位置を示している。また、合焦位置の確認は、焦点評価値がピークとなる位置を正確に判断する処理であり、そのために後側フォーカス部を基準位置に戻す際の速度をステップＳ１８における移動速度より遅くする。
【００４３】
続いて、ＣＰＵ１４は、ステップ２８で確認した後側フォーカス部の合焦位置に基づいて、後側フォーカス部を基準位置に戻したときの前側フォーカス部の合焦位置を計算する（ステップＳ３０）。そして、後側フォーカス部を基準位置に移動させると共に（ステップＳ３２）、前側フォーカス部を合焦位置に移動させる（ステップＳ３４）。尚、このとき、図５において説明したように後側フォーカス部の移動量ｄは、後側フォーカス部を基準位置に戻した場合に、そのときのフォーカス位置が合焦点に対して基準位置と同じ方向にずれた位置となるように設定されるため、ステップＳ３４における前側フォーカス部の移動方向は、常にステップＳ２４における移動方向と一致する。即ち、通常、重量が重く反転動作には特に時間を要する前側フォーカス部を反転動作させる必要がないため迅速なピント合わせが可能となる。以上の処理が終了するとステップＳ１４からの処理を繰り返す。
【００４４】
尚、ステップＳ２８からステップＳ３４までの処理はさまざまな態様をとり得る。例えば、ステップＳ２８における合焦位置の確認は常に後側フォーカス部を駆動して行うのではなく、ステップＳ２４により前側フォーカス部を駆動していた場合には焦点評価値のピークを通過した後、その前側フォーカス部を反転動作させて合焦位置を確認してもよい。ただし、前側フォーカス部は重量が大きく反転動作させると時間を要するため後側フォーカス部を駆動して合焦位置の確認した方が有利である。
【００４５】
また、合焦位置の確認後、後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしたが、必ずしも後側フォーカス部を基準位置に戻さなくてもよい。後側フォーカス部を基準位置に戻さない場合、トラッキング調整が狂うことになるためその状態でズーミングを行うとピンボケとなるおそれがあるが、通常、そのピンボケが生じ易いワイドからテレへのズームミングはオンエアや収録中は行われないため問題になることは少ない。そこで、例えば、ステップＳ２８において後側フォーカス部を駆動して合焦位置を確認した際にその位置で後側フォーカス部を停止させた状態にしてもよい。また、後側フォーカス部を基準位置に戻すか否かをスイッチなどで操作者が選択できるようにしてもよい。更に、フォーカスデマンド３０によるマニュアルフォーカスの開始時に後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしてもよいし、そのフォーカス操作と共に後側フォーカス部を徐々に基準位置に戻すようにしてもよい。
【００４６】
また、上記第１の実施の形態では、所定量ｄにより後側フォーカス部の移動量を制限したが、必ずしも所定量ｄにより制限する必要はない。例えば、後側フォーカス部をメカ端に到達する全可動範囲内で移動可能とし、もし、後側フォーカス部がメカ端に到達しても焦点評価値のピークを通過しない場合には前側フォーカス部を駆動させるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記第１の実施の形態では、後側フォーカス部が所定量ｄ分だけ移動しても焦点評価値のピークを通過しない場合に、後側フォーカス部の駆動を停止して前側フォーカス部を駆動させるようにしたが、これに限らず、後側フォーカス部が所定量ｄ分だけ移動しても焦点評価値のピークを通過しない場合に、後側フォーカス部を停止させることなく継続して駆動すると共に、前側フォーカス部を駆動するようにしてもよい。
【００４８】
次に、ＣＰＵ１４でのＡＦの処理について第２の実施の形態を図６のフローチャートを用いて説明する。一般に、撮影レンズ２のズームがワイド側にある場合（焦点距離が短い場合）には、トラッキングレンズＴＬ（後側フォーカス部）の駆動のみで所望距離の被写体にピントを合わせることができる。一方、撮影レンズ２のズームがテレ側にある場合（焦点距離が長い場合）、トラッキングレンズＴＬの単位移動量当たりのフォーカス位置の変化量が極めて小さくなるためトラッキングレンズＴＬのみでピントを合わせることができない場合がある。即ち、トラッキングレンズＴＬのストロークでは必要な撮影距離全域をカバーすることができない。そこで、第２の実施の形態では、焦点距離に応じて前側フォーカス部と後側フォーカス部の駆動を切り替える。
【００４９】
図７に示すようにＣＰＵ１４は、所要の初期設定を行った後（ステップＳ５０）、ＡＦ以外の処理を実行する（ステップＳ５２）。次に、ＡＦスイッチＳ１がオンされたか否かを判定する（ステップＳ５４）。ここでＮＯと判定している間は、ステップＳ５２の処理を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合にはＡＦの処理に移行する。
【００５０】
ＡＦの処理に移行すると、ＣＰＵ１４は、まず、現在の焦点距離を読み込む（ステップＳ５６）。即ち、ズームレンズＺＬの現在位置を読み込む。そして、その読み込んだ焦点距離が、所定焦点距離よりワイド側か否かを判定する（ステップＳ５８）。ＹＥＳと判定した場合にはステップＳ６０に移行し、ＮＯと判定した場合にはステップＳ６６に移行する。
【００５１】
ＹＥＳと判定してステップＳ６０に移行した場合、まず、後側フォーカス部を駆動してワブリングを行い合焦方向を検出する（ステップＳ６０）。そして、後側フォーカス部を合焦方向に所定速度で移動させる（ステップＳ６２）。また、このとき、焦点評価値生成部２６から焦点評価値を逐次取得する。続いてＣＰＵ１４は、後側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する（ステップＳ６４）。ＮＯと判定した場合には、ステップＳ６２からの処理を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合にはステップＳ７２に移行する。
【００５２】
ステップＳ５８においてＮＯと判定してステップＳ６６に移行した場合、まず、後側フォーカス部を駆動してワブリングを行い合焦方向を検出する（ステップＳ６６）。そして、前側フォーカス部を合焦方向に所定速度で移動させる（ステップＳ６８）。また、このとき、焦点評価値生成部２６から焦点評価値を逐次取得する。続いてＣＰＵ１４は、後側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する（ステップＳ７０）。ＮＯと判定した場合には、ステップＳ６８からの処理を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合にはステップＳ７２に移行する。
【００５３】
ステップＳ７２に移行すると、ＣＰＵ７２は、後側フォーカス部を微調し、合焦位置を確認する（ステップＳ７２）。続いて、ステップＳ７２で確認した後側フォーカス部の合焦位置に基づいて、後側フォーカス部を基準位置に戻したときの前側フォーカス部の合焦位置を計算する（ステップＳ７４）。そして、後側フォーカス部を基準位置に移動させると共に（ステップＳ７６）、前側フォーカス部を合焦位置に移動させる（ステップＳ７８）。以上の処理が終了するとステップＳ５５からの処理を繰り返す。
【００５４】
尚、第２の実施の形態においてもステップＳ７２からステップＳ７８までの処理は第１の実施の形態と同様にさまざまな態様をとり得る。例えば、ステップＳ７２における合焦位置の確認は常に後側フォーカス部を駆動して行うのではなく、ステップＳ６４により前側フォーカス部を駆動していた場合には焦点評価値のピークを通過した後、その前側フォーカス部を反転動作させて合焦位置を確認してもよい。ただし、前側フォーカス部は重量が大きく反転動作させると時間を要するため後側フォーカス部を駆動して合焦位置の確認した方が有利である。
【００５５】
また、合焦位置の確認後、後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしたが、必ずしも後側フォーカス部を基準位置に戻さなくてもよい。また、後側フォーカス部を基準位置に戻すか否かをスイッチなどで操作者が選択できるようにしてもよい。更に、フォーカスデマンド３０によるマニュアルフォーカスの開始時に後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしてもよいし、そのフォーカス操作と共に後側フォーカス部を徐々に基準位置に戻すようにしてもよい。
【００５６】
以上、上記実施の形態では、テレビカメラに用いられるオートフォーカスシステムについて説明したが、テレビカメラ以外でのオートフォーカスシステムにおいても本発明を適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、前側フォーカス部と後側フォーカス部の両方を駆動してピント合わせを行うようにしたため、迅速に動作可能なフォーカス部を有効に利用してピント合わせに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されるテレビカメラ用のレンズ装置における光学系（撮影レンズ）の概略構成を示した図である。
【図２】図２は、図１に示した光学系を有するレンズ装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、ＣＰＵにおけるＡＦの処理の第１の実施の形態を示したフローチャートである。
【図４】図４は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１６からステップＳ２６までの処理による作用の説明に使用した図である。
【図５】図５は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１６からステップＳ２６までの処理による作用の説明に使用した図である。
【図６】図６は、後側フォーカス部（トラッキングレンズ）の移動量を制限する所定量ｄの説明に使用した図である。
【図７】図７は、ＣＰＵにおけるＡＦの処理の第２の実施の形態を示したフローチャートである。
【符号の説明】
２…撮影レンズ、４…カメラ本体、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…ＣＰＵ、１６…Ｄ／Ａ変換器、１８…Ａ／Ｄ変換器、２０…ハイパスフィルタ、２２…ゲート回路、２４…加算回路、２６…焦点評価値生成部、３０…フォーカスデマンド、３２…ズームデマンド、ＦＬ…フォーカスレンズ（前側フォーカス部）、ＺＬ…ズームレンズ、ＴＬ…トラッキングレンズ（後側フォーカス部）、ＦＭ…フォーカス用モータ、ＺＭ…ズーム用モータ、ＴＭ…トラッキング用モータ、ＦＡ…フォーカス用アンプ、ＺＡ…ズーム用アンプ、ＴＡ…トラッキング用アンプ、Ｓ１…ＡＦスイッチ

Claims

被写体側から電動で駆動可能なフォーカスレンズ群、バリエータレンズ群、コンペンセータレンズ群、及び、リレーレンズ群に配置された電動で駆動可能なトラッキングレンズ群からなる光学系により結像された画像のコントラストを検出し、該検出したコントラストに基づいてピント合わせを行うオートフォーカスシステムであって、前記フォーカスレンズ群と、前記トラッキングレンズ群の両方を駆動制御してピント合わせを行うフォーカス制御手段を備えたオートフォーカスシステムにおいて、
前記フォーカス制御手段は、前記画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、該焦点評価値生成手段により生成される焦点評価値のピークを検出するピーク検出手段と、該ピーク検出手段によるピークの検出後、前記フォーカスレンズ群及びトラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる位置に設定するピーク位置設定手段とを備え、
前記ピーク検出手段は、前記光学系の可変の焦点距離が所定値より小さい場合には、前記トラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出し、焦点距離が前記所定値以上の場合には、前記フォーカスレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出することを特徴とするオートフォーカスシステム。
前記フォーカスレンズ群は、ピント合わせ専用のレンズ群であり、前記トラッキングレンズ群は、トラッキング調整に使用されるレンズ群であることを特徴とする請求項１のオートフォーカスシステム。